CN108087203B - 磁悬浮混合风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮混合风力发电系统，将水平轴风力发电和垂直轴风力发电纳为一体，全方位捕获风能。采用磁悬浮驱动技术，完成机舱悬浮下偏航对风和垂直轴旋转体悬浮下风能捕获。风向改变促使垂直轴旋转体在H桥变流器作用下悬浮机舱，调节垂直轴桨叶迎风面积和垂直轴定子绕组电流，实现机舱主被动偏航对风；偏航结束后，机舱和机舱旋转体在悬浮电流控制下，柔性无冲击降落至复合塔架，垂直轴旋转体在小悬浮气隙下风能捕获，采用阻尼绕组电流调控、垂直轴桨叶迎风调控以及垂直轴定子绕组电流控制，协同实现垂直轴风能最大捕获。本发明的真正实用化将极大提升风能利用率，拓宽了风能利用空间，降低偏航功耗和设备维护费用。

Description

磁悬浮混合风力发电系统
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮混合风力发电系统，是一种含水平轴风力发电和垂直轴风力发电协同一体的混合发电系统，尤其是垂直轴风力发电兼具水平轴风力发电的机舱悬浮偏航功能，极大降低了机舱偏航功耗，非常适合大中型风机发电系统。
背景技术
风力发电是一种严格无污染能源形式，利用价值高，已成为世界各国能源战略的重心。风机偏航系统是水平轴风电机组的关键组件，驱动风机桨叶始终迎风捕获最大风能。目前，风机偏航系统采用多电机多齿轮耦合技术，传动比甚至高达10000以上，结构复杂、故障率高，尤其是较大的摩擦损耗使得风机偏航功耗较大，严重影响有效风机捕获功率。发明专利200910161406.7和201410143297.7披露了一种磁悬浮偏航装置，采用磁悬浮驱动技术在风向改变时悬浮机舱，风机偏航在机舱悬浮下进行，极大降低了机舱重力所致的摩擦转矩，提升了风能利用率。但大中型风电机组桨叶工作在80米高的塔架上，风速风向相对稳定，机舱偏航迎风占风电机组总运行时间不到30％，磁悬浮偏航装置大约70％的时间运行在闲置状态；另外，风机桨叶仅能捕获塔架上端风能，增大风机桨叶虽能够提升捕获空间，但过大的风机桨叶极易导致上下风速的差异，引发机舱倾覆力矩的增大，严重影响风力发电机组稳定，为此风机塔架下端较大范围内风能无法有效捕获。
发明内容
本发明的技术任务克服现有技术的不足，提供一种将垂直轴风力发电和水平轴风力发电纳为一体的磁悬浮混合风力发电系统，提升风能捕获空间和偏航装置利用率。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种磁悬浮混合风力发电系统，包括机舱、发电机、机舱旋转体、垂直轴旋转体、垂直轴定子绕组、悬浮绕组、阻尼绕组、复合塔架、以及电气控制单元，协同完成水平轴风力发电、水平轴机舱主被动偏航以及垂直轴风力发电；机舱前端设置风机桨叶，捕获高纬度水平方向风能并驱动发电机发电，机舱上端设置风速风向测试仪；机舱旋转体为圆盘形结构，上端为圆柱形机舱支撑，和机舱底部刚性联接，下端为圆柱形悬浮约束轴，通过球形滚珠内嵌在机舱托撑内，限制机舱旋转体悬浮俯仰；旋转T型槽设置在机舱旋转体的圆盘上端，为垂直轴旋转体的旋转轨道，限制机舱旋转体俯仰；设置了8个电磁绕组进行偏航锁存，分别安装在旋转T型槽上侧的内外圆环中，上电制动将机舱旋转体和垂直轴旋转体构成一体，驱动机舱悬浮偏航；设置阻尼绕组调控垂直轴旋转体的悬浮磁场和电磁转矩；垂直轴旋转体包括T型旋转轨、垂直轴桨叶、伺服电机、以及垂直轴定子绕组，协同完成垂直轴风力发电以及水平轴机舱的主被动偏航；T型旋转轨内嵌在机舱旋转体T型槽内，严防垂直轴旋转体倾覆和俯仰；垂直轴桨叶为低高度风能的捕获单元，共有4个，为机舱悬浮被动偏航和垂直轴旋转体悬浮下旋转发电提供驱动转矩；为垂直轴风机桨叶设置4个伺服电机，并安装在垂直轴桨叶上端，经变速齿轮与垂直轴桨叶旋转轴耦合，动态调整垂直轴桨叶迎风面积；垂直轴定子绕组为机舱主动偏航驱动和低高度风能捕获的发电绕组，在悬浮磁场辅助作用下，垂直轴定子绕组通电，产生电磁转矩驱动机舱主动偏航，偏航结束垂直轴旋转体悬浮降落至小悬浮气隙，在垂直轴桨叶驱动下，垂直轴定子绕组旋转完成捕获风能到电能的转化。
所述复合塔架包括机舱托撑和塔架底撑，支撑机舱旋转体、垂直轴旋转体以及机舱；机舱托撑为圆形凹槽，凹槽内直径为机舱旋转体外径，凹槽底部设置圆环状摩擦片，中心设置圆柱形凹槽，放置悬浮约束轴，限制机舱旋转体偏航俯仰和轴向旋转；悬浮绕组设置在机舱托撑下部、圆形环带内，共有16个绕组，按照N/S顺序排列，调控悬浮绕组电流改变垂直轴旋转体的悬浮高度，实施水平轴机舱偏航和垂直轴发电；塔架底撑与机舱托撑刚性联结，内部设置电气控制单元，经电源线通道与发电机、垂直轴定子绕组、悬浮绕组以阻尼绕组相联结，调控水平和垂直轴风能捕获以及汇流馈网。
所述电气控制单元包括机侧变流器、网侧变流器、升压变压器、BUCK-BOOST变流器、垂直轴双向变流器、H桥变流器、两BUCK变流器以及DSP28035主控单元，协同实施水平轴风能捕获、机舱悬浮偏航以及垂直轴风能捕获的功率调控、升降压控制和馈流上网；水平轴机侧变流器为可控PWM整流器，位于发电机后侧，将发电机产生的交流电整流，经由占空比对发电机电磁转矩进行控制，实施高纬度风能最大捕获；网侧双向变流器为三相能量双向动可控变流器，占空比调控维持直流母线电压恒定；BUCK-BOOST变流器为能量双向流动的升降压变压器，BOOST升压将垂直轴风力发电捕获能量升压并汇流至机侧变流器直流母线，BUCK降压将机侧变流器母线降压为垂直轴双向变流器和H桥变流器提供能量，产生偏航电磁转矩驱动水平轴机舱偏航；垂直轴双向变流器为整流和逆变两种模式变流器，逆变模式为垂直轴定子绕组提供三相交流电能，产生电磁转矩驱动机舱偏航，整流模式将垂直轴定子绕组捕获和转化的交流整流，并经BUCK-BOOST升压汇流至机侧变流器直流母线；H桥变流器为悬浮绕组电流控制变流器，与悬浮绕组直流联接，占空比和方向协同改变，实施垂直轴旋转体悬浮高度调控；BUCK变流器1和阻尼绕组相连，实施阻尼绕组电流和悬浮磁场密度的调控，BUCK变流器1与伺服电机相连，控制垂直轴桨叶迎风面积，实施水平轴机舱悬浮下被动偏航和垂直轴风力发电的最大风能捕获；DSP28035主控单元采集电流、电压、风速风向、发电机转速、垂直轴旋转体转速，对电气控制单元内的变流器实施控制。
本发明所带来的有益效果是：
1)将垂直轴风力发电和水平轴风力发电纳为一体，全塔架高度捕获风能，提升了风能捕获空间，机舱悬浮下偏航迎风极大降低了偏航功耗，垂直轴风力发电集低塔架高度的风能捕获和水平轴悬浮偏航两功能于一体，提升了磁悬浮机舱偏航系统利用率；
2)垂直轴变桨伺服电机的引入，实现了垂直轴桨叶的全方位柔性可调，基于垂直轴双向变流器调控下的垂直轴定子绕组电流的柔性控制，协同实现水平轴机舱悬浮下的主被动偏航，极大降低了水平轴偏航功耗，提升了风能利用率和偏航对风精度；
3)悬浮约束轴和偏航锁存绕组的引入，限制了机舱悬浮过程中的水平位移，提升了机舱悬浮稳定性；阻尼绕组的引入实现了垂直轴风力发电悬浮磁场强度的柔性调节，并在垂直轴风机桨叶迎风面柔性可调的辅助作用下，提升垂直轴风力发电系统的风能捕获功率以及运行可靠性。
附图说明
图1磁悬浮混合风力发电系统偏航模式运行结构图。
图2磁悬浮混合风力发电系统电气控制结构图。
图3磁悬浮混合风力发电系统xy1截面图。
图4磁悬浮混合风力发电系统机舱旋转体xy2截面图。
图5磁悬浮混合风力发电系统运行机制流程图。
图中，1.水平桨叶，2.发电机传动轴，3.发电机，4.机舱，5.风速风向测试仪，6.旋转T型轨，7.悬浮绕组，8.偏航锁存，9.阻尼绕组，10.垂直轴旋转体，11.垂直桨叶，12.变桨伺服电机，13.悬浮约束轴14.摩擦片，15.机舱托撑，16.电气控制单元，17.电源线通路，18.垂直轴定子绕组，19.旋转轴承，20.机舱旋转体，21.H桥变流器，22.垂直轴双向变流器，23.BUCK-BOOST变流器，24.电网，25.升压变压器，26.网侧变流器，27.机侧变流器，28.BUCK变流器1，29.BUCK变流器2，30.塔架底撑，31.旋转T型槽，32.变速齿轮。
变量说明：
δref1机舱偏航时垂直轴旋转体悬浮气隙参考设定；
δref2垂直轴发电时垂直轴旋转体悬浮气隙参考设定；
δmin允许的最小悬浮气隙偏差；
δ垂直轴旋转体的悬浮气隙；
v风速；
θ偏航角度；
vcutin风机切入风速；
vcutout风机切出风速；
θmin允许的最小偏航偏差；
Pw1水平轴风力发电输出的电功率；
Pw2垂直轴风力发电输出的电功率；
nopt1水平轴风机的优化转速；
nyaw垂直轴旋转体偏航转速；
nopt2垂直轴风机的优化转速；
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
本发明所公布的磁悬浮混合风力发电系统，包括机舱4、发电机3、机舱旋转体20、垂直轴旋转体10、垂直轴定子绕组18、悬浮绕组7、阻尼绕组9、复合塔架(机舱托撑15和塔架底撑30)、以及电气控制单元16，协同完成水平轴风力发电、水平轴机舱主被动偏航以及垂直轴风力发电；电气控制单元16为磁悬浮混合风力发电系统电气控制部分，包括机侧变流器27、网侧变流器26、升压变压器25、BUCK-BOOST变流器23、垂直轴双向变流器22、H桥变流器21、两BUCK变流器(28、29)，DSP28035主控单元实时根据检测信号，协同控制各变流器占空比，完成水平轴风能捕获、机舱悬浮偏航、垂直轴风能捕获、升降压控制和馈流上网。
DSP28035主控单元实时根据风速风向测试仪5获取的v和θ，对混合风电系统的工作模式进行判断，混合风力发电系统可工作在双维混合风力发电模式和水平轴机舱偏航发电模式两种。当风速满足[vcutin,vcutout]，磁悬浮混合风力发电系统启动，水平轴风力发电工作，进而判断风向角度是否满足水平轴风力发电系统的偏航条件，当|θ-θref|≤θmin时，风机机舱基本正面迎风，垂直轴风力发电系统工作，藉此进行低纬度风能捕获，混合风力发电系统运行在双维混合风力发电模式；当|θ-θref|＞θmin时，风机机舱无法正面迎风，垂直轴风力发电模式停止，混合风电系统的水平轴风力发电，同时机舱悬浮，藉此进行主被动偏航，实现水平轴风力发电的最大风能捕获，此时系统运行在水平轴机舱偏航发电模式。
1、双维混合风力发电模式
水平轴风力发电和垂直轴风力发电共同工作，全方位捕获风能。水平轴风力发电包括机舱4、发电机3、机侧变流器27和网侧变流器26，水平桨叶1旋转捕获风能，任何风速都存在发电机3的最优转速nopt1，机侧变流器27在DSP28035主控单元的控制下，实现占空比的柔性改变，调节发电机3电磁转矩，调控水平桨叶1的转速，实现水平轴风能最大捕获。
1)水平轴风力发电。水平风机桨叶1正面迎风，机舱4和机舱旋转体20刚性联接，稳定放置在复合塔架(15、30)，即机舱旋转体20放置在机舱托撑15内，悬浮约束轴13嵌入在机舱托撑15内部的圆心凹槽内，机舱托撑15内部设置了圆环形摩擦片14，限制机舱旋转体20和机舱4旋转，严防风机偏航侧风降低风能捕获。
2)垂直轴风力发电。悬浮绕组7首先上电，H桥变流器21实施调控占空比，动态调控悬浮气隙磁场强度，将垂直轴旋转体10平滑悬浮至δref2处，偏航锁存8上电，严防垂直轴旋转体10出现水平位移及倾覆，垂直桨叶11在风速推动下高速旋转，优化转速nopt2由阻尼绕组9的电流调控以及基于变桨伺服电机12协同控制实现，阻尼绕组9和BUCK变流器2相连，而BUCK变流器1与变桨伺服电机12相连，协同完成垂直轴风力发电系统风能捕获；作为垂直轴发电核心，垂直轴定子绕组18在桨叶驱动下的快速旋转，经垂直双向变流器22整流、BUCK-BOOST变流器23升压馈入至机侧变流器27的直流母线上，此时网侧变流器26将垂直轴风力发电和水平轴风力发电产生的总电能经网侧变流器26、升压变压器25馈入电网。
2、水平轴机舱偏航发电模式
水平轴风力发电运行，垂直轴风力发电转化为水平轴机舱提供主被动偏航，实现水平轴风力发电的正面迎风。水平轴主被动偏航包括垂直轴旋转体10、垂直轴定子绕组18、悬浮绕组7、BUCK-BOOST变流器23、垂直轴双向变流器22、H桥变流器21、BUCK变流器1(28)、复合塔架(15,30)。机舱悬浮是在垂直轴旋转体10悬浮δref1下，借用基于变桨伺服电机12控制的垂直桨叶11以及垂直轴定子绕组协同作用下，主被动完成机舱偏航对风。
1)偏航判断。风机偏航主要实现水平轴风机正面迎风，偏航条件主要为偏航角度θ。当风速风向仪5检测偏航角度θ＞θmin最小偏航角度，水平轴风机满足偏航条件，此时垂直轴风力发电停止。
2)机舱悬浮。H桥变流器21向悬浮绕组7通电，悬浮绕组7电流远远大于稳定悬浮所需电流，悬浮电流基于垂直轴旋转体10上安装的气隙传感器实施调控，悬浮电流产生悬浮磁场与机舱托撑15之间产生悬浮吸力，驱动垂直轴旋转体10逐步悬浮，随着垂直轴旋转体悬浮气隙逐渐减小，垂直轴旋转体悬浮至机舱4底部，此时偏航锁存8上电，使机舱旋转体20、垂直轴旋转体10以及机舱4成为一体，悬浮绕组电流进一步增加，机舱旋转体20逐步脱离机舱托撑15支撑，悬浮约束轴13也已脱离机舱托撑15凹槽底部，当垂直轴旋转体悬浮气隙达到δref2时，机舱悬浮和垂直轴旋转体悬浮过程结束。
3)机舱偏航。当垂直轴旋转体10驱动机舱4悬浮至参考位置后，BUCK-BOOST变流器23将发电机机侧变流器直流母线电压降压，起动垂直双向变流器22，为垂直轴定子绕组18通入交流电，在悬浮绕组7励磁作用下，产生电磁转矩，驱动垂直轴旋转体10旋转，带动机舱4主动偏航对风，同时BUCK变流器1对变桨伺服电机12,实施控制，调控垂直桨叶11的迎风面积，实现风机机舱的主被动偏航迎风；当偏航角度θ≤θmin时，风机机舱偏航结束，此时缓慢降低悬浮绕组7电流，垂直轴旋转体10悬浮高度逐步降低，机舱旋转体20首先降落至机舱托撑15完全支持，此时悬浮电流快速减小，机舱旋转体20经圆环形摩擦片14和机舱托撑15耦合在一起，此时垂直轴旋转体10继续悬浮下降，直至悬浮气隙为δref2，重新进入双维混合风力发电模式。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种磁悬浮混合风力发电系统，其特征包括机舱、发电机、机舱旋转体、垂直轴旋转体、垂直轴定子绕组、悬浮绕组、阻尼绕组、复合塔架、以及电气控制单元，协同完成水平轴风力发电、水平轴机舱主被动偏航以及垂直轴风力发电；所述机舱前端设置风机桨叶，捕获高纬度水平风能并驱动发电机发电，机舱上端设置风速风向测试仪；所述机舱旋转体为圆盘形结构，上端为圆柱形机舱支撑，和机舱底部刚性联接，下端为圆柱形悬浮约束轴，通过球形滚珠内嵌在机舱托撑内，限制机舱旋转体悬浮俯仰；所述垂直轴旋转体的旋转轨道是旋转T型槽，设置在机舱旋转体的圆盘上端，限制机舱旋转体俯仰；所述旋转T型槽的上侧内外圆环中，偏航锁存为8个电磁绕组，上电制动将机舱旋转体和垂直轴旋转体构成一体，驱动机舱悬浮偏航；所述阻尼绕组位于旋转T型槽下端，调控垂直轴旋转体的悬浮磁场和电磁转矩；所述垂直轴旋转体包括T型旋转轨、垂直桨叶、变桨伺服电机、以及垂直轴定子绕组，协同完成垂直轴风力发电以及水平轴机舱的主被动偏航；所述T型旋转轨内嵌在旋转T型槽内，严防垂直轴旋转体倾覆和俯仰；所述垂直桨叶为低高度风能的捕获单元，共有4个，为机舱悬浮被动偏航和垂直轴旋转体悬浮驱动发电提供转矩；所述变桨伺服电机安装在垂直桨叶上端，经变速齿轮与垂直桨叶旋转轴机械耦合，改变垂直桨叶迎风面积，调控垂直轴风能捕获；所述垂直轴定子绕组为机舱主动偏航和低高度风能捕获绕组，在悬浮磁场辅助作用下驱动机舱主被动偏航和垂直轴风能捕获。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮混合风力发电系统，其特征是所述复合塔架包括机舱托撑和塔架底撑，支撑机舱旋转体、垂直轴旋转体以及机舱；所述机舱托撑为圆形凹槽，凹槽内直径为机舱旋转体外径，凹槽底部设置圆环状摩擦片，中心设置圆柱形凹槽，放置悬浮约束轴，限制机舱旋转体偏航俯仰和轴向旋转；所述悬浮绕组设置在机舱托撑下部、圆形环带内，共有16个绕组，按照N/S顺序排列，调控悬浮绕组电流改变垂直轴旋转体的悬浮高度，实施水平轴机舱偏航和垂直轴发电；所述塔架底撑与机舱托撑刚性联结，内部设置电气控制单元，经电源线通道与发电机、垂直轴定子绕组、悬浮绕组以阻尼绕组相联结，调控水平和垂直轴风能捕获以及汇流馈网。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮混合风力发电系统，其特征是所述电气控制单元包括机侧变流器、网侧变流器、升压变压器、BUCK-BOOST变流器、垂直轴双向变流器、H桥变流器、两BUCK变流器以及DSP28035主控单元；所述机侧变流器为可控PWM整流器，位于发电机后侧，将发电机输出的交流电整流，采用占空比调控实施高纬度风能最大捕获；所述网侧变流器为三相能量双向可控变流器，占空比调控维持直流母线电压恒定；所述BUCK-BOOST变流器为能量双向流动的升降压变压器，BOOST升压将垂直轴风力发电捕获能量升压并汇流至机侧变流器直流母线，BUCK降压将机侧变流器母线降压为垂直轴双向变流器和H桥变流器提供能量；所述垂直轴双向变流器为整流和逆变两种模式变流器，逆变模式为垂直轴定子绕组提供三相交流电能，产生电磁转矩驱动机舱偏航，整流模式将垂直轴定子绕组捕获和转化的交流整流，并经BUCK-BOOST升压汇流至机侧变流器直流母线；所述H桥变流器为悬浮绕组电流控制变流器，与悬浮绕组直流联接，占空比和方向协同改变，实施垂直轴旋转体悬浮高度调控；所述两BUCK变流器包括BUCK变流器1和BUCK变流器2，BUCK变流器1和阻尼绕组相连，控制悬浮磁场密度和垂直轴风机捕获功率，BUCK变流器1与伺服电机相连，调节垂直轴桨叶迎风面积，实施水平轴机舱悬浮下被动偏航和垂直轴风力发电的最大风能捕获；DSP28035主控单元采集电流、电压、风速风向、发电机转速、垂直轴旋转体转速；所述磁悬浮混合风力发电系统有双维混合风力发电模式和水平轴机舱偏航两种发电模式：
1）双维混合风力发电模式
水平轴风力发电和垂直轴风力发电共同工作，全方位捕获风能；水平轴风力发电包括机舱、发电机、机侧变流器和网侧变流器，水平桨叶旋转捕获风能，任何风速都存在水平轴风机的优化转速n opt1，机侧变流器在DSP28035主控单元的控制下，实现占空比的柔性改变，调节发电机电磁转矩，调控水平桨叶的转速，实现水平轴风能最大捕获；
水平轴风力发电：水平风机桨叶正面迎风，机舱和机舱旋转体刚性联接，稳定放置在复合塔架，即机舱旋转体放置在机舱托撑内，悬浮约束轴嵌入在机舱托撑内，机舱托撑限制机舱旋转体和机舱旋转，严防风机偏航侧风降低风能捕获；
垂直轴风力发电：悬浮绕组首先上电，H桥变流器实施调控占空比，动态调控悬浮气隙磁场强度，将垂直轴旋转体平滑悬浮至δ ref2处，其中δ ref2为垂直轴发电时垂直轴旋转体悬浮气隙参考设定，偏航锁存上电，严防垂直轴旋转体出现水平位移及倾覆，垂直桨叶在风速推动下高速旋转，垂直轴风机的优化转速n opt2由阻尼绕组的电流调控以及基于变桨伺服电机协同控制实现，阻尼绕组和BUCK变流器相连，而BUCK变流器与变桨伺服电机相连，协同完成垂直轴风力发电风能捕获；作为垂直轴发电核心，垂直轴定子绕组在桨叶驱动下的快速旋转，经垂直轴双向变流器整流、BUCK-BOOST变流器升压馈入至机侧变流器的直流母线上，此时网侧变流器将垂直轴风力发电和水平轴风力发电产生的总电能经网侧变流器、升压变压器馈入电网；
2）水平轴机舱偏航发电模式
水平轴风力发电运行，垂直轴风力发电转化为水平轴机舱提供主被动偏航，实现水平轴风力发电的正面迎风；水平轴主被动偏航包括垂直轴旋转体、垂直轴定子绕组、悬浮绕组、BUCK-BOOST变流器、垂直轴双向变流器、H桥变流器、BUCK变流器、复合塔架，机舱悬浮是在δ ref1下，借用基于变桨伺服电机控制的垂直桨叶以及垂直轴定子绕组协同作用下，主被动完成机舱偏航对风，其中δ ref1为机舱偏航时垂直轴旋转体悬浮气隙参考设定；
偏航判断：风机偏航主要实现水平轴风机正面迎风，偏航条件主要为偏航角度θ，当风速风向仪检测到θ>θ min，其中θ min允许的最小偏航偏差，水平轴风机满足偏航条件，此时垂直轴风力发电停止；
机舱悬浮：H桥变流器向悬浮绕组通电，悬浮绕组电流远远大于稳定悬浮所需电流，悬浮电流基于垂直轴旋转体上安装的气隙传感器实施调控，悬浮电流产生悬浮磁场与机舱托撑之间产生悬浮吸力，驱动垂直轴旋转体逐步悬浮，随着垂直轴旋转体悬浮气隙逐渐减小，垂直轴旋转体悬浮至机舱底部，此时偏航锁存上电，使机舱旋转体、垂直轴旋转体以及机舱成为一体，悬浮绕组电流进一步增加，机舱旋转体逐步脱离机舱托撑支撑，悬浮约束轴也已脱离机舱托撑底部，当垂直轴旋转体悬浮气隙达到δ ref2时，机舱悬浮和垂直轴旋转体悬浮过程结束；
机舱偏航：当垂直轴旋转体驱动机舱悬浮至参考位置后，BUCK-BOOST变流器将发电机机侧变流器直流母线电压降压，起动垂直双向变流器，为垂直轴定子绕组通入交流电，在悬浮绕组励磁作用下，产生电磁转矩，驱动垂直轴旋转体旋转，带动机舱主动偏航对风，同时BUCK变流器对变桨伺服电机实施控制，调控垂直桨叶的迎风面积，实现风机机舱的主被动偏航迎风；当偏航角度θ<=θ min时，风机机舱偏航结束，此时缓慢降低悬浮绕组电流，垂直轴旋转体悬浮高度逐步降低，机舱旋转体首先降落至机舱托撑完全支持，此时悬浮电流快速减小，机舱旋转体和机舱托撑耦合在一起，此时垂直轴旋转体继续悬浮下降，直至悬浮气隙为δ ref2，重新进入双维混合风力发电模式。
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